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Title: Análise de estabilidade linear convectiva e absoluta 2D e 3D em meios porosos com gradiente de temperatura inclinado e escoamento vertical e horizontal
Authors: Nunes, Mateus Sanglard Schuabb
metadata.dc.contributor.advisor: Alves, Leonardo Santos de Brito
metadata.dc.contributor.members: Freitas, Rômulo Bessi
Álvarez, Daniel Rodríguez
Issue Date: 2018
Publisher: Universidade Federal Fluminense
Abstract: Problemas de convecção em meios porosos são de importância prática considerável devido a uma grande variedade de aplicações, como por exemplo aplicação biológica, geofísica, ambiental e nas engenharias. Por causa disso, no presente trabalho foi feita uma análise de estabilidade linear convectiva e absoluta bi e tridimensional em um meio poroso saturado, onde além de um gradiente de temperatura inclinado, há também escoamento vertical e horizontal. Os parâmetros adimensionais relevantes são Péclet (Qv), Rayleigh horizontal (Rh) e Rayleigh vertical (Rv), onde este é o parâmetro de controle. O método numérico utilizado para a obtençao dos valores críticos foi o método do tiro. Os resultados encontrados foram comparados com os presentes na literatura para a verificação da metodologia utilizada. Observou-se que alguns resultados da análise absoluta 2D presentes na literatura estavam errados. Os resultados das análises bi e tridimensional mostrou que a transição para a instabilidade é de caráter 3D, sendo os números de onda na direção x e y iguais a zero e diferente de zero, respectivamente, implicando que os rolos de convecção são longitudinais, paralelos ao escoamento horizontal. Um efeito de estabilização foi observado com o aumento tanto do gradiente de temperatura horizontal quanto da velocidade vertical. Além das verificações, foi obtidos os valores críticos para iminência da instabilidade absoluta tridimensional que não estão presentes na literatura. A natureza da transição para a instabilidade depende se o produto Rh.Qv é nulo ou não, se Rh.Qv Æ 0, a desestabilização é absolutamente instável, senão, é convectivamente.
metadata.dc.description.abstractother: Problems of convection in porous media are of considerable pratical importance owing to a large variety biological, geophysical, environmental, industriala and engineering applications. Because of that, in the present work was done a convective and absolute linear stability analysis bi and tri-dimensional in a saturated porous medium, where besides a inclined temperature gradient, also there is vertical and horizontal throughflow. The meaningful dimensionless parameters are Péclet (Qv), Rayleigh horizontal (Rh) e Rayleigh vertical (Rv), where this last is the control parameter. The computations to obtain the critical values were performed by using the shooting method. The results were compared with the present in the literature to the verification of the metodology. Some bi-dimensional absolute critical values found in literature were wrong. The results of the analysis 2D and 3D revealed that the nature of the destabilization is tri-dimensional, being the wavenumbers in the x and y directions equal to zero and different from zero, respectively, becoming the convection rolls parallel to the horizontal throughflow. A stabilization effect was observed with the increasing of horizontal temperatue gradient and vertical throughflow. Besides the verification, new results not found in literature were obtained from tri-dimensional absolute instability. The nature of the destabilization depends if the product Rh.Qv is nil or not, when Rh.Qv Æ 0 the destabilization is through absolute instability, otherwise it is through convective instability.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/7021
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